非線性光學(xué)(存儲(chǔ)版)
【正文】 (414)( r?prpr??*1*102 )(414)( TETEP NL ??????r?prpr??帶入電磁場(chǎng)方程中，三個(gè)方程一起描述了受激熱散射。受激布里淵散射過(guò)程中的彈性聲波場(chǎng)是在強(qiáng)激光的作用下，介質(zhì)通過(guò)電致伸縮效應(yīng)而產(chǎn)生的。 特點(diǎn)：存在泵浦閾值。 )( 1?n)( 1?n)( 2?n)( 2?n2020/6/30 諧波產(chǎn)生 諧波產(chǎn)生是光學(xué)混頻的一種特例。 1? 2?)( 213)2( ??? ??P3?1?213 ??? ?? 213 kkk ??3?2?2020/6/30 對(duì)具有高轉(zhuǎn)換效率的和頻產(chǎn)生來(lái)說(shuō)，一般滿足條件：1） 耦合波是共線相位匹配； 2) 介質(zhì)幾乎無(wú)損耗； 3) 慢變振幅近似成立。 電光效應(yīng)：由外加電場(chǎng)感應(yīng)的離子或分子運(yùn)動(dòng)和電子云畸變所產(chǎn)生的，將會(huì)引起介質(zhì)的折射率的變化，從而會(huì)在介質(zhì)中引起一定的相移。 21)( 2121)( 21 ?????????? ss nn nnn n lllillli ????? ????),。 電極化率的基本性質(zhì) 2020/6/30 11 ),。 每一種非線性光學(xué)過(guò)程都可以由兩個(gè)部分組成。 —— 介質(zhì)與強(qiáng)激光束相互作用的基本規(guī)律。 電極化率的幾種表示形式 2020/6/30 10 非線性極化率張量具有： （ 1）內(nèi)稟交換對(duì)稱(chēng)性 （ 2）全交換對(duì)稱(chēng)性 （ 3）時(shí)間反演對(duì)稱(chēng)性 （ 4）空間對(duì)稱(chēng)性 167。(,?？梢园堰@些效應(yīng)看成是在一個(gè)場(chǎng)分量頻率為零或接近零的極限情況下的非線性光學(xué)混頻效應(yīng)。為了使能量有效地從頻率 和 的泵浦波轉(zhuǎn)移到頻率為 的生成波，在和頻產(chǎn)生中必須滿足能量和動(dòng)量守恒，即： 后一關(guān)系式指出，和頻輻射在由所確定的所謂相位匹配方向上能夠最有效地產(chǎn)生。 相位匹配來(lái)源于色散，若介質(zhì)中不存在色散，因而就不存在相位匹配問(wèn)題。 2020/6/30 參量放大和振蕩 參量放大：是和頻產(chǎn)生的逆過(guò)程，認(rèn)為是用單個(gè)泵浦光束通過(guò)三波相互作用，對(duì)信號(hào)波和閑置波同時(shí)放大的過(guò)程。 2020/6/30 受激布里淵散射 受激布里淵散射是入射的強(qiáng)激光光場(chǎng)與介質(zhì)的電致伸縮產(chǎn)生的彈性聲波場(chǎng)耦合的結(jié)果。 ? ?22222222111 ?????? ???tr???t?r??raaaa）（ EEtcnE???rtr?? 22022222???????2020/6/30 受激熱布里淵散射和受激熱瑞利散射 因光吸收引起的加熱效應(yīng)所產(chǎn)生光散射被稱(chēng)為熱光散射。 1? 2?2020/6/30 四波混頻 四波混頻是利用介質(zhì)的三階非線性光學(xué)效應(yīng)，實(shí)質(zhì)上就是非線性介質(zhì)在三個(gè)相干光波場(chǎng)作用下產(chǎn)生第四個(gè)光波場(chǎng)的作用過(guò)程。假設(shè)在各向同性介質(zhì)中，感應(yīng)的線性雙折射是 。多路細(xì)絲是輸入光束中多模結(jié)構(gòu)的結(jié)果，而單模的輸入激光實(shí)際上只在光束軸線上產(chǎn)生一條細(xì)絲。 2020/6/30 光束的自陷 當(dāng)輸入光束的自聚焦作用與衍射作用正好抵消時(shí)，光束會(huì)在介質(zhì)中傳播一段很長(zhǎng)的距離而其直徑無(wú)任何變化。如果 是正的，脈沖峰值處折射率大，光速變慢，而在后沿處光強(qiáng)逐漸下降，光速逐漸增大，以致后面部分的光“趕上”前面部分的光，造成光脈沖后沿變陡的現(xiàn)象。然而，與自聚焦不同的是，此時(shí)光束的衍射總是平緩的。 TTnTTnn DTD??????????? )()( rrn?2020/6/30 用運(yùn)動(dòng)焦點(diǎn)圖象解釋受激布里淵散射等非線性現(xiàn)象： 當(dāng)激光功率大大超過(guò)自聚焦閾值時(shí)，自聚焦引起的運(yùn)動(dòng)的焦點(diǎn)會(huì)激發(fā)后向布里淵散射。這種畸變類(lèi)似于由一個(gè)正透鏡強(qiáng)加于光束的畸變。 式中第三項(xiàng)是兩個(gè)泵浦光的點(diǎn)積 ， 這兩個(gè)波形成的光柵是在空間上穩(wěn)定的時(shí)間調(diào)制光柵 ， 振蕩頻率為 2?。 ),(),( trEtrE c ?? ????2020/6/30 普通反射鏡 相位共軛鏡 2020/6/30 G l a s sG l a s sPhase ConjugateReflecatorNormal Reflecator1 2341 2 342020/6/30 雙光子吸收 在雙光子吸收過(guò)程中 ， 同時(shí)吸收兩個(gè)光子來(lái)激發(fā)物質(zhì)系統(tǒng) 。 方程式右邊表示外界入射光場(chǎng)所產(chǎn)生的電致伸縮效應(yīng)的貢獻(xiàn) ， 只有當(dāng)光波場(chǎng)強(qiáng)數(shù)值足夠高時(shí) ， 這一效應(yīng)的貢獻(xiàn)才能開(kāi)始顯現(xiàn)出來(lái) 。 2020/6/30 受激散射效應(yīng) 散射現(xiàn)象主要是由介質(zhì)不均勻引起的。在實(shí)驗(yàn)上，可用兩塊非線性晶體串連起來(lái)構(gòu)成一個(gè)有效的三次諧波發(fā)生器。相位匹配?？梢灾苯訌姆蔷€性極化強(qiáng)度看出： )()(:)0()0( *)2()2( ????? EEP ???實(shí)際上，光學(xué)整流是逆電光效應(yīng)。(,。(,。 2020/6/30 5 應(yīng)用前景 1）非線性光學(xué)器件 （變頻器，波分復(fù)用器，拉曼器件，光開(kāi)關(guān)等）； 2）作為一種技術(shù)手段，獲得非線性介質(zhì)的宏觀和微觀性質(zhì)信息。2020/6/30 《 非線性光學(xué) 》 Nonlinear Optics 過(guò)巳吉 編著 2020/6/30 2 《 非線性光學(xué)－原理與進(jìn)展 》 ， 錢(qián)士雄 ， 復(fù)旦大學(xué)出版社 ， 20xx. 《 非線性光學(xué)原理 》 ， 上冊(cè) ， 沈元壤著 ， 顧世杰譯 ， 科學(xué)出版社 ， 1987. 《 非線性光學(xué) 》 ， 費(fèi)浩生 編著 ， 高等教育出版社 . 《 非線性光學(xué) 》 ， ， 吳存愷 ， 沈聞達(dá) ，沃新能譯 ， 科學(xué)出版社 ， 1987。 面臨的難題 1）高功率強(qiáng)激光作用下，介質(zhì)易損傷； 2）在紅外和紫外波段范圍，晶體吸收較大。 121)( 1221)( 21 ?????????? ss ???? ???? nn nnn n lllillli),。 2)(2121)(21 ?????????? ss ninnnnn llilllli ???? ???
教學(xué)課件相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1